稀土礦選礦工藝

稀土礦選礦是從含稀土礦石中分離與富集稀土礦物的過程，其選礦產品有氟碳鈰鑭礦精礦、獨居石精礦以及混合稀土精礦。稀土精礦送冶煉廠、化工廠進一步處理以提取分離生產單一及混合稀土金屬、高純稀土氧化物、化合物等。

基本介紹

• 中文名：稀土礦選礦工藝
• 外文名：processing of rare earth ores
• 學科：礦業工程
• 類別：選礦
• 工作內容：含稀土礦石中分離與富集稀土礦物
• 常見工藝：單一浮選工藝

介紹

含稀土元素及其化合物的礦物約200餘種，其中有實際套用價值的工業礦物並不多，主要的是氟碳鈰礦、獨居石，其次是離子吸附型稀土礦、磷釔礦，此外還有矽鈹釔礦、鈰鈮鈣鈦礦、鈧釔石等。氟碳鈰礦在成礦過程中常與方解石、重晶石、螢石等伴生;獨居石的伴生礦物有鋯石、磁鐵礦、磷灰石和鈮鐵礦等。稀土金屬在地殼中平均含量為0.01%左右。根據美國礦務局1985年公布的統計數字，世界稀土資源儲量總計4500萬t(REO)。其中，中國3600萬t，占世界總儲量80%；美國490萬t，占11%;印度222萬t，占5%;前蘇聯45萬t，占1%。這四個國家的儲量占世界總儲量的97%。其餘的主要分布在亞、非、歐、南美和大洋洲的14個國家。

對於氟碳鈰礦和獨居石的原生礦，工業品位指標一般要求含Ce₂O₃>1%;對於獨居石砂礦要求含獨居石礦物量大於300g/m。氟碳鈰礦主要用浮選法回收；獨居石通常採用重選、磁選、電選聯合流程回收，也有在工藝的個別環節採用浮選的。磷釔礦是選鈦、鋯礦物時的副產品，通常採用重選、電選、強磁選聯合流程進行分選，但這種方法對細粒物料不適用。近年來用浮選法回收釔精礦的工藝引起重視。離子吸附型稀土礦以離子狀態吸附在高嶺石、埃洛石、石英、蒙脫石和伊利石等粘土礦物中。離子吸附型稀土礦不需要破碎，採用化學選礦法回收稀土氧化物。20世紀70年代的生產工藝為食鹽水滲浸-草酸沉澱稀土，母液用苛性鈉中和處理後循環使用。80年代初，滲浸設施有所改進，母液回收改為石灰乳中和再生。硫酸銨溶液滲浸-草酸沉澱稀土-灼燒工藝流程是已成為主要的生產工藝。

選礦工藝

通過選礦可使有用組分富集，從而使低品位礦石得到有效利用，提高產品檔次，擴大礦物工業的套用範圍。因此選礦工藝的發展，直接關係到我國礦產的開發利用。

單一選別工藝

稀土礦物的選別一般依據稀土與伴生礦物之間的性質差異選用不同的選礦方法，其中浮選和重選是比較常用的單一選礦工藝。

1.單一浮選工藝

浮選法，即利用稀土礦物與伴生礦物表面潤濕性的差異，在礦漿中添加浮選藥劑，藉助氣泡的浮力使稀土礦物與伴生脈石及其它礦物分離的工藝。目前浮選法是輕稀土礦的主要選礦方法。在包頭白雲鄂博礦石中，氟碳缽礦和獨居石的密度和磁性基本相同，因此目前只能通過浮選法實現兩者分離。在分選過程中加入明礬作為獨居石的抑制劑，鄰苯二甲酸作為氟碳飾礦的捕收劑，經過一次粗選，兩次精選和兩次掃選流程，最終獲得的氟碳缽礦品位為68. 81 %，純度為95. 04%，獨居石品位為58. 55 %，純度為95. 34%，兩種稀土礦物均得到有效分離。

微山稀土選礦廠在弱酸性(pH =5)礦漿中加入硫酸、水玻璃、油酸和煤油浮選稀土礦物，經一次粗選、三次精
選、三次掃選得到REO為45%一60%的稀土精礦，稀土回收率可達75%一80%。

浮選法能夠有效解決較細粒稀土礦物的回收利用率低這一問題，但是與重選相比，浮選過程中需要添加不同種類的藥劑，選礦成本較高並且可能會對環境造成污染。

2.單一重選工藝

重選法是在一定的流體介質中、礦物基於密度差異實現分離的工藝。單一重選工藝在小型稀土礦選礦廠中套用廣泛。此工藝流程為，將原礦磨礦或者使用打砂機簡單破碎至2 mm後，使用搖床進行粗選，粗選尾礦再次經過搖床進行掃選，掃選精礦和粗選精礦作為最終精礦，其中TREO含量為60%一65 %，回收率40%左右。單一重選工藝流程簡單，但資源回收利用率較低。

聯合選別工藝

中國的大多稀土礦是共伴生礦，其成分複雜，礦物嵌布粒度細，多為難選礦石，不同礦區的共生礦種類也各不相同。如白雲鄂博稀土共生礦中含有氟碳缽礦和獨居石兩種粒度較細的礦物，礦石中稀土礦物與鐵礦物和螢石的共生關係非常密切。而四川耗牛坪稀土礦中的主要礦物是氟碳缽礦，其與重晶石、螢石、正長石等共生關係密切。工藝選擇通常取決於礦物固有的特性，僅採用單一分選工藝往往很難得到高品位的稀土礦，須將重、磁、浮等多種分選工藝相結合才能進一步提高精礦品位，這將是未來稀土選礦工藝發展的主要趨勢。對稀土礦分選流程的研究與實踐，可追溯到20世紀60年代，分選對象涵蓋多種稀土礦類型，取得了良好的選別指標。

浮選一重選一浮選流程是包鋼選礦廠用來處理選鐵流程中稀土泡沫的工藝流程，以提高稀土回收率，具體流程為:首先將弱磁選獲得的磁鐵礦尾礦送入浮選車間，先浮選出螢石，再通過粗選和精選獲得稀土泡沫產品，將之濃縮後給入重選車間，再將經過兩段搖床分選獲得的重選精礦送入稀土浮選車間，最終經一次粗選和三到五次的精選可得到含REO 60%的稀土精礦和含REO 30%的稀土次精礦。

浮選一選擇性團聚流程是在總結國內外研究的基礎上，針對白雲鄂博稀土共生礦的特點而制定的一種新工藝。其流程為加入組合藥劑後，經過一次粗選，一次掃選和兩次精選的混合浮選流程把重晶石、螢石和稀土等易浮礦物選出，經水洗和濃縮脫藥後，用碳酸鈉、水玻璃、氟矽酸鈉C_5-9輕肪酸鉸組合藥劑將稀土礦物優先浮出，使之與重晶石、螢石等礦物分離，而分離後的稀土粗精礦再經脫藥精選可得含REO 60%的稀土精礦和含REO 30%的稀土次精礦。在此基礎上，再通過二到四段的閉路選擇性團聚將細粒的赤鐵礦和含鐵矽酸鹽分離。該聯合流程能使稀土共生礦中的有用礦物得到有效富集，經濟效益顯著。

稀土礦浸出工藝

離子型稀土礦是我國的標誌性稀土礦種，由於其本身富含中重稀土元素的特性，一直以來受到國內外的高度關注。離子型稀土礦大多為紅色或白色，類似於沙土，顆粒細小，分布鬆散且沒有規則。礦石中稀土礦的含量一般在0.05%-0. 30%之間，其中75 %- 95%的稀土元素以離子形態富集在高嶺石等鋁矽酸鹽礦物顆粒表面上，可用
性質更為活潑的陽離子置換出來，這就是通過浸礦工藝來提取離子型稀土礦的基本原理。

浸出法提取稀土最初使用氯化鈉桶浸，後逐步變成池浸。流程為:原礦加入浸出劑後得到稀土浸出液，然後加入草酸沉澱，將之過濾後經洗滌和多次灼燒得到混合稀土氧化物產品。該工藝的浸礦劑為食鹽，來源廣且成本低，但此工藝作業效率低，產生的有害離子也較多。
另外一種浸出工藝為堆浸，改法使用硫酸鉸替代氯化鈉作為新的浸礦劑，(NH₄)2SO₄、洗滌能力強，對浸出離子的選擇性強，能有效減少Ca²⁺、Ba²⁺等有害金屬離子的浸出，且NH⁴⁺幾乎不與稀土離子產生沉澱，即便產生經過灼燒工藝會揮發。然而，儘管堆浸工藝較池浸有了較大的改善，但其對環境的破壞力很大，資源利用率也不高。

典型選礦廠

包頭鋼鐵公司選礦廠

位於中國內蒙古自治區，1965年投產，年處理礦量1200萬t。處理的白雲鄂博礦是以鐵、稀土、鈮為主的多金屬大型共生礦。有用礦物主要是以磁鐵礦、假象赤鐵礦為主的鐵礦物和以氟碳鈰礦、獨居石為主的稀土礦物。主要脈石礦物為鈉輝石、鈉閃石、螢石、白雲石、重晶石等。選礦廠共八個系列。第四、五、八系列為磁鐵礦選礦系列;第七系列為焙燒磁選系列。第一、二、三、六系列處理白雲鄂博中貧氧化礦，採用弱磁-強磁-浮選流程綜合回收鐵、稀土礦物。原礦磨至90%-0.074mm後，經一粗一精兩段弱磁選選出弱磁選精礦。弱磁選尾礦脫水後經一粗一精兩段強磁選分別得到強磁選精礦、強磁選中礦及強磁選尾礦。強磁選精礦和弱磁選精礦合併脫水後進行反浮選脫雜質。反浮選採用碳酸鈉、水玻璃、SR等分別作礦漿pH調整劑、鐵礦物抑制劑及螢石等易浮礦物的捕收劑。強磁選中礦經脫水後進行稀土礦物浮選。1992年3～5月的生產指標為：原礦品位5.58%，氟碳鈰、獨居石混合稀土品位57.78%，回收率20.17%。

微山稀土礦選礦廠

位於中國山東省微山縣。微山稀土礦是以氟碳鈰鑭礦、氟碳鈣鈰礦為主的單一氟碳酸鹽稀土礦。該廠日處理量不足百噸，採用全浮選流程獲得稀土精礦。浮選藥劑採用硫酸、油酸、煤油。根據用戶的要求生產品位為40%～50%(REO)的氟碳鈰鑭礦精礦。

山口(mountain pass)選礦廠

位於美國加里福尼亞州南部的帕斯山區。所用原礦平均含10%左右的稀土氧化物，個別地區高達40%。主要的稀土礦物為氟碳鈰礦。生產能力為1200t/d。選礦流程採用直接加熱浮選氟碳鈰礦。磨細的礦漿經四次熱攪拌，依次添加蘇打、木素磺酸銨、N-80油酸及氟矽酸鹽等藥劑，然後送去浮選。當原礦平均含9.5%稀土氧化物時，得到的浮選精礦含60%稀土氧化物，回收率78%～84%。